Izolacyjność cieplna betonu komórkowego
Energooszczędność jest domeną naszych czasów. W zasadzie nie ma dziedziny życia, w której nie zwracałoby się uwagi na zastosowanie technologii oszczędzających energię i czas. Dotyczy to również w dużej mierze budownictwa, czyli projektowania, budowania i zastosowania energooszczędnych materiałów i technologii. Bardzo dobrym rozwiązaniem i metodą na budowanie energooszczędnych budynków jest zastosowanie betonu komórkowego, który charakteryzuje wysoka izolacyjność cieplna.
Podstawowe pojęcia
Aby móc wytłumaczyć pewne zagadnienia, należy w pierwszej kolejności wyjaśnić podstawowe pojęcia, które dotyczą zagadnień izolacyjności cieplnej i związane są z betonem komórkowym.
Parametrem opisującym materiał jest współczynnik przewodności cieplnej λ. Jest to ilość strumienia ciepła, która w warunkach ustalonych przepływa przez 1 m2 powierzchni jednolitej warstwy danego materiału o grubości 1 m przy różnicy temperatur na obu powierzchniach warstwy równej 1 K. Im ten współczynnik ma mniejszą wartość, tym materiał jest lepszym izolatorem ciepła.
Innym parametrem charakteryzującym przegrodę pod względem izolacyjności cieplnej jest współczynnik przenikania ciepła U. Określa on ilość ustalonego strumienia ciepła przepływającego przez 1 m2 powierzchni przegrody rozdzielającej dwa ośrodki przy różnicy temperatur obu ośrodków wynoszącej 1 K. Im mniejsza wartość tego współczynnika, tym przegroda lepiej izoluje cieplnie.
Ważna gęstość materiału
Izolacyjność cieplna materiału związana jest z gęstością materiału, dlatego jest to też ważny parametr betonu komórkowego, od którego uzależnione są inne cechy. Gęstość objętościowa wyraża stosunek masy betonu komórkowego do objętości materiału łącznie z porami. W zależności od zakresu gęstości materiału elementy klasyfikuje się do odpowiednich klas gęstości. Klasa betonu komórkowego określa maksymalną gęstość objętościową.
W normie PN-EN 771-4 („Wymagania dotyczące elementów murowych. Elementy murowe z betonu autoklawizowanego betonu komórkowego”) ujętych zostało 13 klas, od 300 do 1000 ze stopniowaniem co 50 (tabela 1).
Tabela 1
| klasa gęstości brutto w stanie suchym | zakres gęstości brutto w kg/m3 | klasa gęstości brutto w stanie suchym | zakres gęstości brutto w kg/m3 |
| 300 350 400 450 500 550 600 650 | od 250 do 300 > 300 i ≤ 350 > 350 i ≤ 400 > 400 i ≤ 450 > 450 i ≤ 500 > 500 i ≤ 550 > 550 i ≤ 600 > 600 i ≤ 650 | 700 750 800 850 900 950 1000 | > 650 i ≤ 700 > 700 i ≤ 750 > 750 i ≤ 800 > 800 i ≤ 850 > 850 i ≤ 900 > 900 i ≤ 950 > 950 i ≤ 1000 |
Z klas wynikają takie parametry jak izolacyjność cieplna, klasa wytrzymałości i inne.
Izolacyjność cieplna betonu komórkowego
Beton komórkowy jest materiałem, z którego można wykonywać elementy nośne budynku, które mogą pełnić funkcję izolacyjną. Obie cechy nie idą ze sobą w parze – wysoka wytrzymałość na ściskanie zazwyczaj pociąga za sobą obniżenie izolacyjności cieplnej i na odwrót.
Aby poznać sekret dobrej izolacyjności cieplnej tego materiału, należy przyjrzeć się strukturze materiału. Oglądając bloczek z betonu komórkowego na pierwszy rzut oka widać, że materiał tworzy jednorodną porowatą strukturę. Szkielet materiałowy otoczony jest regularnymi porami powietrza.
W przypadku betonu klasy 400 około 80% betonu komórkowego to powietrze. Wiadomo, że powietrze (najlepszym izolatorem jest próżnia) jest bardzo dobrym izolatorem ciepła. To mikropory i zawarte w nich powietrze sprawiają, że izolacyjność cieplna betonu komórkowego jest bardzo wysoka. Zatem im mniejsza gęstość objętościowa betonu komórkowego, tym lepsze parametry izolacyjności cieplnej.
Czynniki wpływające na izolacyjność termiczną betonu komórkowego
Zdolność przewodzenia ciepła jest związana z masą objętościową oraz strukturą materiału. Czynniki zewnętrzne mające wpływ na izolacyjność cieplną to stopień zawilgocenia materiału oraz w mniejszym stopniu temperatura materiału i kierunek przewodzenia. W przypadku betonu komórkowego kierunek przewodzenia nie ma znaczenia. Beton komórkowy jest bowiem materiałem jednorodnym, czyli we wszystkich kierunkach ma te same właściwości. Przewodność cieplna jest zatem we wszystkich kierunkach jednakowa.
Czynnikiem zewnętrznym, który ma wpływ na właściwości izolacyjności cieplnej betonu komórkowego jest wilgotność materiału. Woda dobrze przewodzi ciepło, dlatego zawilgocenie wpływa na pogorszenie parametrów izolacyjności cieplnej.
Praktyczne wykorzystanie dobrych parametrów izolacyjności cieplnej betonu komórkowego
W praktyce optymalnie wykorzystuje się cechy betonu komórkowego. Niska masa, bardzo dobra izolacyjność cieplna oraz dobra wytrzymałość pozwalają budować przegrody, które pełnią funkcję nośną i zarazem izolacyjną. Od dawna budowane są jednowarstwowe ściany zewnętrzne. Warunkiem jest murowanie na cienką spoinę lub zaprawie ciepłochronnej. W praktyce najczęściej muruje się na cienką spoinę, ponieważ zaprawa ciepłochronna jest droższa od zaprawy cienkowarstwowej.
Do ścian zewnętrznych jednowarstwowych używa się bloczków o grubościach 42 cm i klasie gęstości 350. Uzyskuje się wówczas współczynnik U = 0,20 W/(m2·K). Tak wysoka izolacyjność termiczna decyduje o tym, że ściany skutecznie chronią wnętrza budynku przed chłodem zewnętrznym i stratami ciepła z wnętrza.
